SWNT/PBO纳米复合纤维的原位聚合、结构控制及取向机制研究

随着科技的发展，人们对高强高模纤维提出了新的要求，而采用纳米复合技术制备新型的超高强纤维已得到人们的普遍认同，并迅速发展成该领域的研究热点。本项目采用多种氧化方法对单壁碳纳米管(SWNT)进行修饰与剪裁，实现SWNT尺度及功能化程度表观可控。通过SWNT与聚对苯撑苯并双恶唑(PBO)的原位聚合反应，在SWNT及PBO界面处引入化学键合。利用PBO刚性棒状分子液晶取向的特点及SWNT对纤维取向的模板效应，制备新型SWNT/PBO纳米复合纤维，实现SWNT对PBO的增强改性。通过对SWNT/PBO纤维的原位聚合反应规律、高剪切流动场中取向行为、纤维微结构及性能的研究，揭示SWNT对纤维取向的模板效应、结晶行为、微纤尺寸、皮芯结构及宏观力学性能的影响机理及其作用规律。本项目的开展将为下一代高性能纤维的制备与应用奠定理论和实践基础，是一项具有创新性的应用基础研究。

随着科技的发展，人们对高强高模纤维提出了新的要求，而采用纳米复合技术制备新型的超高强纤维已迅速发展成该领域的研究热点。本项目利用功能化碳纳米管与聚对苯撑苯并双恶唑(PBO)的原位聚合反应，实现碳纳米管对PBO的增强改性。经过三年的研究工作，已圆满完成项目的相关研究内容，达到预期目标。本项目采用多种修饰手段功能化碳纳米管，成功实现碳纳米管的长度、功能化程度及功能团种类的表观可控。采用新颖的原位共聚法及“一锅法”等制备得到碳纳米管/PBO共聚物。利用实验室自行设计制备的微小型纺丝系统纺制得到碳纳米管/PBO复合纤维。复合纤维的性能测试数据显示，碳纳米管的加入使得纤维的力学及热学性能都得到较大提升。本项目的研究结果将为下一代高性能纤维的制备与应用奠定理论和实践基础。除此之外，本项目对相关领域开展了拓展性的研究工作，如石墨烯/PBO复合共聚膜的制备及性能研究、PBO纤维表面的耐原子氧改性研究等。基于以上的研究工作，本项目已取得系列研究成果。在国家自然科学基金的资助下，已发表SCI论文共15篇，其中包括在权威国际期刊J. Mater. Chem., Chem. Commun., Carbon上发表论文5篇, 发表文章影响因子累计超过59，被引用73次，具有较大的学术影响力。申请相关国家发明专利17项，已授权7项。基于本项目的部分研究成果，已出版研究生基础课教材一部。培养博士后2人（1人出站），博士生5人（2人在读，3人已毕业），硕士生4人（2人在读，2人已毕业）。参加国际会议1次，并做分会报告。综上所述，本项目圆满完成了预定的各种考核指标，并将继续在相关领域开展研究工作，争取取得更大的成绩。